Das Abinat! Zeit sich nochmal einen kleinen Überblick über das elektrische Feld zu verschaffen. Dieses Video haben wir für euch extra geil gemacht!
Ihr bekommt als erstes nen Überblick über alle Formeln die ihr können solltet. Dann könnt ihr nämlich gegenchecken, ob ihr sie wirklich alle kennt und versteht. Danach geht's noch 2-3 böse Aufgabenstellungen die wir euch erklären, damit ihr für das Abitur gewappnet seid. Abonniert uns!
Falls ihr einige Abschnitte nicht versteht, schaut euch einfach unsere passenden, ausführlichen Videos dazu an. Los geht's mit den Formeln und den Basics. Das ist ein Kondensator.
Den solltet ihr kennen. Auf seinen Platten sitzen Ladungen, die ein homogenes elektrisches Feld erzeugen. Das sind die Pfeile. Das elektrische Feld geht immer von Plus nach Minus. Und homogen bedeutet, dass das elektrische Feld überall gleich stark ist.
Sitzt jetzt so ne kleine Ladung Q im Kondensator, dann wirkt das elektrische Feld auf sie ne Kraft F elektrisch aus. In unserem Fall ist die Ladung negativ. Die Kraft zieht die Ladung also zur Plusseite.
Die Kraft F elektrisch ist genau die Ladung Q mal die elektrische Feldstärke E. Über das E bitte immer ein Vektorpfeil, da es ja eine gerichtete Größe ist. Kurze Eselsbrücke zu dieser Formel. Was die Beschleunigung angeht.
Spannung A auf die Masse m ist, ist das elektrische Feld für ne Ladung. Das vergesst ihr somit nie wieder. Nächste Formel ist dann u ist gleich e mal d.
Die Spannung u über den Kondensator ist die elektrische Feldstärke e mal der Plattenabstand d. Könnt ihr auch schon. Dann gibt es noch die Flächenladungsdichte Sigma.
Die ist wie der Name schon sagt die Ladung q durch die Kondensatorplattenfläche A und das gibt an, wie dicht die Ladung auf dem Platten sitzt. Hier seht ihr mal so ne Kondensatorplatte. Das hier ist dann die Kondensatorplattenfläche. Sigma könnt ihr aber auch noch durch Epsilon 0 mal Epsilon r mal die elektrische Feldstärke E ausdrücken. Epsilon 0 ist die elektrische Feldkonstante.
Epsilon r ist die Dielektrizitätszahl. Die kommt gleich nochmal. Epsilon. Jetzt kommt erstmal die Kapazität des Kondensators.
Die gibt an, wieviel Ladung Q der Kondensator pro angelegter Spannung U auf seinen Platten speichern kann. Die Kapazität C ist somit die Ladung Q durch die Spannung U. Die Kapazität kann aber auch durch die geometrischen Eigenschaften des Kondensators bestimmt werden. Nächste Formel für die Kapazität, die ihr erkennen solltet ist diese.
C ist gleich Epsilon 0 mal Epsilon r mal Plattenfläche a durch Plattenabstand d. Was war jetzt nochmal Epsilon r? Naja, im Kondensator nehmen wir immer ein Vakuum an.
Schieben wir aber ein sogenanntes Dielektrikum in den Kondensator, dann passiert folgendes. Die Atome in diesem Dielektrikum werden durch das elektrische Feld verzogen. Beziehungsweise polarisiert.
Damit wird im Dielektrikum ein elektrisches Feld gegen das äußere gestellt. Epsilon r gibt an, wie gut sich das Material polarisieren lässt. Wie es also dieelektrisiert. Deswegen auch Dieelektrizitätstal. Weiter solltet ihr noch die Energie eines elektrischen Feldes kennen.
Die ist durch W ist gleich 1 halb mal c mal u im Quadrat gegeben. Rabumms könnt ihr soba. Fehlen noch zwei Formeln.
Das sind die für bewegte Ladung in elektrischen Feldern. Einmal ist die Frage, wie schnell eine Ladung im elektrischen Feld parallel zu den Feldlinien beschleunigt wird. Ihr sagt dann, Geschwindigkeit v ist gleich die Wurzel aus 2 mal die Spannung u mal die Ladung q des Objektes durch die Masse m des Objektes.
Hier gibt es jetzt aber eine richtig böse Falle, die ihr vermeiden solltet. Für ua dürft ihr nicht immer die gesamte Spannung u einsetzen. Das dürft ihr nur, wenn die Probeladung auch die gesamte Spannung U durchläuft. Also den ganzen Kondensator.
Startet die Ladung in der Mitte des Kondensators, dann dürft ihr nur mit der halben Spannung rechnen, da das Teilchen nur die halbe Spannung durchläuft. Durchläuft es nur ein Viertel, dann müsst ihr die Spannung vierteln. Und so weiter.
Deswegen haben wir hier die Spannung mit einem U-A markiert. Es ist nur die am Teilchen angreifende Spannung. So. Letzte Formel. Wir schießen ein Teilchen senkrecht zu den Feldlinien in den Kondensator.
x und y sind unsere Koordinatenachsen. Das helle rote ist die Bewegung des Teilchens. Um welche Strecke y wird es abgelenkt? Das könnt ihr mit y ist gleich u mal q durch 2 mal d mal m mal die Einschussgeschwindigkeit vx im Quadrat mal die Strecke x im Quadrat ausrechnen.
Somit habt ihr für jedes x die Auslenkung y gewählt. Hier neben nehmt ihr jetzt wieder die gesamte Spannung über den Plattenkondensator. Also die volle Spannung U. Soviel zu den Formeln.
Schauen wir aber auch nochmal über so eine eklige und beliebte Aufgabe drüber, bei der der Kondensator auseinander gezogen wird. Einmal an eine Spannungsquelle angeschlossen und einmal nicht angeschlossen. Ist die Spannungsquelle am Kondensator angeschlossen, dann bleibt die Spannung immer konstant.
So. Zieht ihr den Kondensator auseinander, macht also D größer, dann muss nach u gleich e mal d das elektrische Feld kleiner werden. Das seht ihr nochmal mit dieser Formel hier.
Schauen wir uns mal die Flächenladungsdichte Sigma an. Wir hatten ja Sigma ist gleich q durch a bzw. ist gleich y0 mal yr mal e.
Schauen wir uns das mal genauer an. Wird das elektrische Feld kleiner, muss auch die Ladung kleiner werden. Und damit wird auch die Flächenladungsdichte Sigma kleiner.
Ziehen wir einen Kondensator auseinander und lassen die Spannung gleich, werden also die Ladung und die Flächenladungsdichte kleiner. Was passiert mit der Kapazität des Kondensators? Die Formel lautet C gleich Q durch U.
U bleibt konstant und Q wird kleiner. Dann wird C natürlich auch kleiner. Beim Auseinanderziehen eines Kondensators mit angeschlossener Spannungsquelle bleibt also nur die Spannung konstant.
Alle anderen Eigenschaften werden kleiner. Drückt ihr ihn zusammen, dann werden sie natürlich größer. Jetzt nehmt ihr die Spannungsquelle weg und zieht ihn auseinander. In diesem Fall ist Ladung auf dem Platten konstant.
Die kann ja nicht abfließen. Damit ist auch die Flächenladungsdichte Sigma gleich Q durch A konstant. Kurzer Blick auf die Formelsammlung.
Über Sigma ist gleich Epsilon 0 mal Epsilon r mal e könnt ihr dann wieder sagen, dass das elektrische Feld konstant bleiben muss. Zieht ihr den Kondensator auseinander, dann trennen wir Ladung. Ladungstrennung bedeutet immer Arbeit verrichten, die dann in einer Spannung gespeichert wird.
Beim Auseinanderziehen ohne Spannungsquelle würdet ihr also Spannung erzeugen und somit die Spannung u erhöhen. Und dann bleibt nur noch die Kapazität übrig. Die Formel lautet C ist gleich Q durch O.
Q ist konstant und U wird größer. Die Kapazität wird also kleiner. Drückt ihr ohne Spannungsquelle den Kondensator zusammen, dann ist es natürlich umgekehrt und ihr senkt die Spannung und erhöht die Kapazität. Das war jetzt ein brutalo Crashkurs über das elektrische Feld.
Als Zusammenfassung wiederholen wir natürlich nicht alles. Wir haben hier nochmal alle Formeln die ihr können solltet auf einen Frame gepackt, damit ihr nochmal direkt gegenchecken könnt, ob ihr sie selbst könnt und wisst was sie bedeuten. Klickt ruhig Pause und geht sie nochmal in aller Ruhe durch. Die Fälle mit und ohne Spannungsquelle könnt ihr euch jetzt auch safe herleiten. Also kann das Abicom!
Wenn ihr jetzt meint, dass dieses Video perfekt war, um nochmal das gesamte E-Feld Revue passieren zu lassen, dann haben wir geile Neuigkeiten für euch! Das gleiche Video gibt es auch für B-Felder, also magnetische Felder. Da flexen wir auch nochmal über alles drüber und schauen, dass ihr nichts vergessen habt. Einfach hier neben rechts klicken! Wenn ihr bei euch jetzt Lücken in den Formeln festgestellt habt, dann schaut euch auf jeden Fall nochmal das entsprechende Video von uns aus unserer Playlist für die elektrischen Felder an.
Die Playlisten findet ihr auf der Kanalseite unseres Physikkanals. Da nehmen wir jede Formel nochmal auseinander und erklären sie ausführlich. Und falls ihr richtig coole Socken seid, dann geht ihr auch zu euren Freunden und Klassenkameraden und sagt, ey ich hab was richtig cooles im Netz gefunden und empfehlt uns weiter. Wie viele von euren Freunden lernen mit TheSimpleClub? Schreibt's doch mal in die Comments, welche die geilste Crew um sich hat.
Geil, Alter. Ich sag danke fürs Zuschauen und ab in den Endspurt fürs Abi. Macht's gut, bis dann und ciao.